Alzheimers skadar hjärnan i två faser
Studie av 3,4 miljoner enskilda celler tyder på att Alzheimers skadar hjärnan i två distinkta faser
Alzheimers sjukdom skadar hjärnna i två olika faser, enligt en ny studie finansierad av National Institute of Health och publicerad i Nature Neuroscience. med hjäp av avancerad hjärnkartläggningsteknik upptäckte forskare att i den första fasen, som inträffar innan några symtom uppträder, skadas vissa typer av hjärnceller gradvis. I den andra fasen accelererar sjukdomen och orsakar omfattande symtom. Dessa fynd kan förändra hur forskarna förstår Alzheimers och öppnar nya möjligheter för att utveckla riktade behandlingar.
Motivationen bakom denna forskning härrör från svårigheten att diagnostisera Alzheimers tidigt, eftersom mycket av hjärnskadorna inträffar innan symtomen. blir uppenbara. Alzheimers sjukdom kännetecknas av en gradvis förlust av hjärnansfunktion på grund av uppbyggnaden av plack och trassel - proteinklumpar som stör kommunikationen mellan hjärnceller. forskare ville förstå tecken på skada på cellnivå hoppades de kunna skapa möjligheter för tidig intervention, potentiellt stoppa eller bromsa utvecklingen av sjukdomen innan betydande minnesförlust och kognitiv försämring inträffar.
"En av utmaningarna med att diagnostisera och behandla Alzheimers är att mycket av skadan på hjärnan inträffar långt innan symtomen uppstår. Förmågan att upptäcka dessa tidiga förändringar innebär att vi för första gången kan se vad som händer med en persons hjärna under de tidigaste perioderna av sjukdomen", säger Richard J. Hodes, chef för National Institute of Aging. "Resultaten förändrar i grunden forskarnas förståelse för hur Alzheimers skadar hjärnan och kommer styra utvecklingen av nya behandlingar för denna förödande sjukdom."
För att genomföra studien analyserade forskarenhjäenvävnad från 84 donatorer som hade dött i olika stadier av Alzheimers sjukdom. Dessa vävnadsprover erhölls från långtidsstudier, såsom Adult Changes in Thought-studien och University of Washington Alzheimers Disease Research Center.
Fokus låg på en hjärnregion som kallaas den mellersta temporala gyrusen, som är avgörande för minne, språk och syn och är särskilt sårbar för Alzheimers-relaterade skador. Med hjälp av avancerad genetisk analys och hjärnkartläggningsverktyg utvecklade som en del av NIH:s Brain Research Thought Advancing Innovative Neurotechnologies® (BRAIN) Initiative, studerade forskarna över 3,4 miljoner individuella hjärnceller. Detta gjorde det möjligt för forskargruppen att skapa en detaljerad tidslinje för cellulära förändringar i hjärnan.
Forskarna upptäckte att Alzheimers påverkar hjärnan i två olika faser. I den första fasen, som kan börja flera år innan några symtom visar sig, börjar vissa hjärnceller, särskilt hämmande neuroner, dö. Hämmande neuroner spelar en nyckelroll för att reglera hjärnaktivitet, och deras förlust kan göra neurala kretsar, vilket potentiellt skapar möjligheter för ytterligare hjärnskador. Intressant nog visade sig dessa celler, kända som somatostatinhämmande neuroner, vara bland de första som drabbades i de tidiga stadierna av sjukdomen. Detta var ett överraskande fynd, eftersom tidigare studier antydde att Alzheimers främst skadar excitatoriska neuroner, som är ansvariga för att stimulera hjärnaktivitet.
Däremot innebär den andra fasen av Alzheiemers, som är i linje med uppkomsten av symtom som minnesförlust, en snabb spridning av skador. Denna fas kännetecknas av utbredd inflammation, ökad celldöd och ansamling av plack och trassel i hjärnan. När symtomen blir märkbara upplever hjärnan redan betydande strukturella skador.
Forskarna betonade att denna andra fas är när de flesta av de traditionellt studerade alzheimers markörerna, såsom plack och trassel, snabbt visar sig.
En av de viktigaste resultaten av studien var att den tidiga fasen av Alzheimers är relativt "tyst", vilket innebär att skadan gradvis och utan märkbara symtom. Under denna period börjar plack bildas långsamt, och hjärnans immunförsvar aktiveras, men skadan på hjärnans struktur är minimal. Isoleringen runt neuroner som hjälper till att överföra signaler effektivt, börjar också försämras. DEt är dock döden av de hämmande neuronerna som verkar utlösa de mer omfattande förändringarna som kommer senare.
Denna upptäckt utmanar den traditionella uppfattningen att excitatoriska neuroner är de primära offren för Alzheimers sjukdom. Forskarna föreslog att förlusten av hämmande neuroner kan leda till en obalans i hjärnans signalering, vilket kan leda till nedbrytningen av neurala kretsar och till slut uppkomsten av symtom. Dessutom bekräftade studien tidigare fynd om hur Alzheimers påverkar hjärnan, samtidigt som den identifierade nya cellförändringar som inträffar under sjukdomens fortskridande.
Ytterligare stöd för denna idé fann en separat NIH-finansierad studie vid Massachusetts Insitute of Technology att vissa gener, inklusive en som heter REELIN, kan påverka hur sårbara neuroner är för Alzheimers. Denna gen, tillsammans med involveringen av stjärnformade hjärnceller, kända som astrocyter, kan ge nya insikter om varför vissa hjärnceller är mer motståndskraftiga mot skador. Dessa fynd överensstämmer med den aktuella forskningen, som också pekade på astrocyter som potentiellt spelar en skyddande roll i hjärnan.
Även om denna studie representerar ett betydande steg framåt för att förstå de tidiga stadierna av Alzheimers, finns det vissa begränsningar. Forskningen fokuserade främst på en enda hjärnregion, den mellersta temporala gyrusen, som är känd för att vara starkt påverkad av Alzheimers. Men Alzheimers påverkade flera hjärnregioner, så framtida forskning kan utöka detta tillvägagångssätt till andra områden för att bygga en mer omfattande karta över sjukdomens utveckling över hela hjärnan. Dessutom förlitade sig studien på obducerade hjärnprover, som ger en ögonblicksbild av sjukdomen i olika stadier, men som inte kan fånga den dynamiska processen för Alzheimers utveckling över tid i en levande hjärna.
En annan begränsning är utmaningen att översätta dessa fynd till behandlingar. Även om upptäckten av tidiga cellulära förändringar ger hopp om nya ingrepp, är det fortfarande svårt att upptäcka Alzheimers i dessa tidiga stadier hos levande patienter. Att utveckla verktyg för att övervaka dessa tidiga förändringar i realtid kommer att vara avgörande för att skapa behandlingar som kan rikta in sig på sjukdomen innan symtomen uppträder.
I framtiden siktar forskare på att bygga vidare på detta arbete genom att utforska hur dessa tidiga förändringar kan upptäckas genom hjärnskanningar eller blodprov. De är också intresserade av att studera hur dessa cellförändringar interagerar med genetiska riskfaktorer, såsom närvaron av ApoE4-genen, som är känd för att öka sannolikheten för att utveckla Alzheimers. Genom att förstå hur genetiska faktorer påverkar hjärnans sårbarhet för skador, kan forskare identifiera individer som är i riskzonen och ingripa ännu tidigare.
"Denna forskning visar hur kraftfull ny teknik som tillhandahålls av NIH:s BRAIN Initiative förändrar vårt sätt att förstå sjukdomar som Alzheimers. Med dessa verktyg kunde forskare upptäcka de tidigaste cellförändringarna i hjärnan för att skapa mer komplett bild av vad som händer under hela sjukdomsförloppet, säger John Ngai, chef för The BRAIN Initiative. Den nya kunskapen som denna studie ger kan hjälpa forskare och läkemedelsutvecklare runt om i världen att utveckla diagnostik och behandlingar riktade mot specifika stadier av Alzheimers och andra demenssjukdomar."
Kommentarer
Skicka en kommentar